"SEMANA 4"

GENESIS DE LAS ROCAS

DEFINICION

Las rocas sedimentarias se encuentran constituidas por capas o estratos de diferente granulometría, así las arenas por litificación se convertirán en areniscas, los limos en lutitas, el material calcáreo en calizas, las gravas en conglomerados, etc.

Las rocas sedimentarias e ígneas pueden sufrir la acción de altas temperaturas y fuertes presiones provocadas por distintas causas que conduzcan a un cambio mineralógico y textural bien marcado, sin que tal cambio implique el paso por el estado líquido; a este proceso se lo denomina metamorfismo y a las rocas resultantes rocas metamórficas.

Finalmente tanto las rocas ígneas como sedimentarias y metamórficas, por la acción de fuertes presiones y elevadas temperaturas con determinadas condiciones especiales, pueden sufrir la fusión o refusión para volver nuevamente al estado magmático primitivo, dando así comienzo a un nuevo ciclo.

TIPOS

Rocas plutónicas, intrusivas o abisales.-

Son aquellas que se han consolidado a partir de soluciones de roca fundida llamado magma en el interior de la corteza terrestre sin comunicación con el exterior que han penetrado en otras rocas. El tamaño de estas intrusiones varía desde pequeñas masas, hasta masas de cientos de millas de extensión. Pueden penetrar en rocas sedimentarias, metamórficas o en otras rocas ígneas.

Tienen los granos gruesos, están formados de cuarzo, feldespato y mica, se utilizan como fuentes de apoyo de grandes estructuras, y sirven como material de préstamo.

Modos de presentarse:

Batolitos. Un batolito es una gran masa de roca ígnea que se ha cristalizado a una profundidad considerable bajo la superficie de la tierra y sólo ha podido llegar a quedar expuesta a causa de la erosión.

Mantos. Es un tipo de plutón tabular similar, de espesor variable entre 2 y 3 cm, hasta unos 100 m. Y por supuesto de menor edad que las rocas encajantes, criterio que por otra parte sirve para diferenciarlo de los derrames de lava.

Rocas en masa. Se llaman comúnmente rocas en masa áreas de rocas ígneas, de contorno más o menos circular expuestas por la erosión sobre una extensión de menos de 30 a 40 millas cuadradas. Pueden ser en parte afloraciones o asomos de un batolito subyacente, todavía no expuesto, o intrusiones independientes.

Lacolitos. Son intrusiones que han penetrado como lentes en rocas estratificadas determinando un arco superior. Su tamaño varía desde unos cuantos centenares de metros hasta varios kilómetros de diámetro, y desde unos cuantos centenares de pies hasta varios miles de pies de espesor.

Lopolitos. Se denominan así a ciertas masas grandes de rocas ígneas básicas que generalmente son concordantes, de forma lenticular pero que centralmente tienen un hundimiento ligero en forma de plato o fuente. Su espesor puede alcanzar el kilómetro y su extensión muchas veces mayor.

Láminas intrusivas. Son intrusiones de magma entre los planos de estratificación de las rocas sedimentarias o los planos estructurales de las rocas metamórficas. En general, tienen un espesor relativamente pequeño, en comparación con las demás dimensiones.

Diques. Son intrusiones de forma tabular, relativamente alargadas, que se ha abierto paso a través de los estratos de las rocas sedimentarias, de los planos estructurales de las rocas metamórficas, o de otras rocas ígneas.

Necks. O cuellos volcánicos. Son masas cilíndricas de rocas ígneas de posición vertical que ocupan el conducto a través del cual el magma fluyó para formar un volcán. Una vez que ha concluido el proceso volcánico, la masa fundida que aún queda en el conducto se solidifica lentamente y tan pronto como la erosión desgasta las rocas que lo cubren, queda expuesto aflorando en superficie.

Rocas efusivas, extrusivas, volcánicas.-

Son aquellas que han sido llevadas a la superficie de la tierra por la fuerza volcánica, su granulometría es fina.

Ninguna de las rocas volcánicas se usa mucho para fines de construcción. La diabasa se ha utilizado ocasionalmente para monumentos o pavimentación. Tiene bastante resistencia y se pulimenta muy bien. No obstante, es difícil extraerla en bloques grandes y no es fácil de trabajar, por lo que se usa muy poco. Las diabasas y basaltos, cuando no son vesiculares o escoriformes constituyen un excelente material para balasto (cascajo) en los ferrocarriles y se usan mucho en el campo de la construcción como piedra machacada o triturada.

Basalto.- Roca básica de color oscuro, pesado, completo y resistente, de grano fino generalmente. Su composición mineralógica parecida al gabro.

Riolita.- de color muy oscuro, formado por cuarzo, feldespato, ortosa, piroxeno; de textura porfírica.

Rocas Metamórficas.-

Gneis.- de textura masiva y estructura lenticular. Es la roca metamórfica de grano más grueso, rico en feldespato y cuarzo, son más granulares y de colores claros que las ricas en micas, biotitas, anfíboles, etc.

Pizarras.- Es la roca de grano fino, contiene grafito, hierro y manganeso. Tiene una textura foliada, estructura hojosa y está compuesta de diversos tipos de minerales prismático (muscovita, biotita).

Mármol.- De textura granular y estructura granítica, provienen de rocas carbonatadas, se produce por el metamorfismo de calizas o dolomias, contiene minerales como la calcita y dolomita. El color de los mármoles es variable, aunque si la roca es un mármol puro de calcita o dolomita, es generalmente blanco. Diversas impurezas dan lugar a distintos tonos, alguno de los cuales son muy atractivos y dan valor a la piedra. Son frecuentes los tonos verdes, rosados y leonado, y muchas veces existen vetas negras.

Cuarcita.- de textura granular y estructura granítica, provienen de areniscas cuarcíferas.

Serpentinas.- de textura foliada, estructura hojosa y está compuesta de diversos tipos de minerales prismático (muscovita, biotita).

Filitas. Son de composición similar a las pizarras, pero sus minerales constituyentes presentan mayor desarrollo y, además, la esquistocidad, que son bandas de segregación mineral y textural, está mas marcada, debido a que su grado metamórfico es mayor.

Esquistos. De todas las rocas de metamorfismo regional, el esquisto es sin duda el más abundante, existiendo una gran variedad de ellos que pueden derivar tanto de rocas ígneas, como de sedimentarias y de metamórficas de menor grado.

1.       Clasificación de las rocas.-

Los cambios de agregación que se producen, entre el momento del depósito y la litificación, se llaman diagénesis. Durante la diagénesis, se produce cohesión por compactación, deshidratación, cementación y recristalización.

Son rocas formadas en un ambiente exógeno (exterior), por desechos provenientes de otras rocas. Estas pueden ser de origen: a) químico, b) orgánico, o bien c) detrítico (descomposición de una masa sólida en partículas). En este tipo de roca se encuentran diferentes tipos de fósiles de plantas y animales. Tienen una textura granulada. También sirven como material de apoyo en la ingeniería civil. Las rocas sedimentarias se toman a partir de sus granos.

El cemento en las rocas se ha formado por precipitación de aguas cargadas de agentes químicos, y por cristalización de minerales debidos a altas presiones. Los tipos de cementos naturales son: arcillas, sílice, carcáreo; de los cuales el de sílice es el que tiene mejor resistencia y calidad.

Formación de las rocas sedimentarias.

En general se las encuentra estratificadas, son aquellas que se han formado de cuatro maneras:

·         Por deposición de restos provenientes de la desintegración de las rocas preexistentes.

·         Por la precipitación de sales inorgánicas contenidas en el agua.

·         Por la deposición de sustancias orgánicas (vegetales y animales).

·         Por la condensación de gases que contienen partículas minerales.

Compactación de las rocas sedimentarias

Las rocas se compactan por los siguientes procesos:

·         Cuando un depósito queda enterrado por la acumulación de nuevos materiales depositados, tiene lugar un asentamiento local bajo la carga, con expulsión del exceso de agua. Finalmente se establece una ligazón o se fortalece la que ya existía y el sedimento adquiere un grado apreciable de solidez.

·         Por la compactación, el agua es expulsada y las partículas individuales presiones quedan más juntas por el peso sobreyacentes de los sedimentos.

·         La cementación es un proceso por el cual la materia mineral llevada en solución por las aguas subterráneas, se deposita en granos para mantenerlos unidos. Entre muchas de las sustancias que cementan a las rocas sedimentarias se incluyen el carbonato de calcio (cemento calcáreo) y la sílice (cemento silicio), así como cantidades menores de óxidos de hierro (cemento de ferruginos), arcilla y yeso.

·         Las alteraciones químicas incluyen la reducción, especialmente de los compuestos de hierro, por la materia orgánica; la destilación destructiva de la materia orgánica y otras.

Principales rocas sedimentarias.-

Conglomerado.- Los intersticios entre los quijarros suelen rellenarse con arena o con materiales más finos. Las aguas que circulan a través de depósitos de grava pueden precipitar sílice, carbonato de calcio y óxidos de hierro, que actúan como cemento, para ligar las partículas de grava entre sí y formar conglomerados. Un contenido de tipo arcilloso puede endurecerse por compactación y deshidratación y constituir un material de cementación.

De granos gruesos y fragmentos de rocas bien redondeados, de textura detrítica o plástica. La grava cementada se llama conglomerado, el tamaño de los fragmentos varían ampliamente cuando la grava es cascajo sin desgastar relativamente, con aristas agudas y puntiagudas se denomina brecha sedimentaria.

Arenisca.- Los granos gruesos, finos o medianos, bien redondeados; de textura detrítica o plástica. El cuarzo es el mineral que forma la arenisca cuarzosa, pero las areniscas interesantes pueden estar totalmente de yeso o de coral. Las arenas verdes o areniscas glauconíticas contienen alto porcentaje del mineral glauconita. La arcosa es una variedad de arenisca en la que el feldespato es el mineral dominante además del cuarzo, tenemos la caliza detrítica del tamaño de la arena.

Propiedades.

Color. El color de las areniscas varía de blanco, en el caso de las rocas constituidas virtualmente por cuarzo puro, a casi negro, en el caso de las piedras ferro-magnesianas.

Porosidad y permeabilidad. Las areniscas figuran entre las más porosas de las rocas consolidadas, aunque ciertas cuarzitas sedimentarias pueden tener menos de 1% de espacios vacíos. Según el tamaño y la disposición de los espacios vacíos o poros, las areniscas muestran diversos grados de permeabilidad.

Duración. Las areniscas de buena calidad son duraderas. La roca tiene una buena resistencia al fuego y a este respecto, es superior a la mayor parte de las rocas empleadas para construcción.

Rocas arcillosas. Las rocas arcillosas, conocidas con los variados nombres de piedra de barro, piedra de arcilla, esquisto y argilita, figuran entre las más abundantes de las rocas sedimentarias.

Lutita.- la roca sedimentaria que ocurre con más frecuencia en todos los continentes es la lutita, un lodo (limo y arcilla), compuesto por las partículas mas finas de los sedimentos. Las lutitas que contienen arena se llaman arenosas. Compuestas generalmente de silicatos alumínicos, pirita, etc.

Limolita. Es una roca compuesta principalmente por limo. Posee una superficie algo áspera al tacto.

Arcillolita. Es una roca compacta, sin fisilidad y formada por partículas del tamaño de la arcilla.

Marga. Roca arcillosa compuesta por limo, arcilla y un 50% de CO3Ca, generalmente de colores grisáceos y poco coherentes.

Caliza.- de textura cristalina o sacaroide, o colamorfa. De las rocas sedimentarias no clásicas dominantes, la caliza es la más común, marga es un material calcáreo de grano muy fino comúnmente mezclado con arcilla.

Creta. Está formada por calcita de origen bioquímico en forma de esqueletos de animales microscópicos o restos de plantas entremezclados con calcita de grano fino. La roca es blanca, friable y muy porosa.

Coquina. Es una roca de origen y composición similar a la creta, pero se diferencia porque sus restos esqueletarios son mayores, siendo valvas, conchas, etc.

Dolomia. Es una roca formada por más del 50% de Dolomita y le resto por caliza.

Yeso.- Capas gruesas del mineral yeso componen una de las rocas sedimentarias más comunes, a las cuales se les aplica el mismo nombre del mineral y que también son producidas por evaporación de agua marina.

Anhidrita.- compuesta del mineral anhidrita la roca de este nombre cambia a yeso en presencia de humedad.

Carbón.- el carbón se considera como roca sedimentaria porque se encuentra en capas, sin embargo, no se ha originado como las rocas sedimentarias.

Otros ejemplos de rocas sedimentarias podemos mencionar: los de textura detrítica o plástica las siguientes: toba, ceniza volcánica, aglomerados, till o tillita; los de textura cristalina como: sílex de calcedonia; los de textura amorfa: ópalo, carbón.

Una clasificación de acuerdo al tamaño de los granos:

Bolos roca de bolos

Cantos roca de cantos

Grava conglomerado

Arena arenisca

Limo limonita

Arcilla arcillolita

1.       Las rocas metamórficas, con pocas excepciones, son cristalinas. Esto significa que en contraposición a lo que ocurre con muchos sedimentos, las rocas metamórficas están constituidas por cristales unidos directamente entre sí, y no ligados por medio de un cemento. En este aspecto se asemejan a las rocas ígneas.

Son rocas por recristalización de rocas preexistentes, las que al ser sometidas a altas presiones y elevadas temperaturas sufren un arreglo molecular y en su estructura.

Las rocas metamórficas se clasifican según su textura y según su estructura.

Según su textura pueden ser: masiva, granular y foliada; según su estructura pueden ser: lenticular, granular y hojosa.

Cuando su textura es foliada y su estructura es hojosa está en forma de láminas de distintas formas.

En el estudio del mantenimiento deben considerarse cuatro procesos: la granulación, la deformación plástica, la recristalización y el metasomatismo.

Granulación. Ya hemos citado las brechas, formadas por compresión de la roca a lo largo de fallas. Sin embargo, en masas enterradas profundamente, la compresión puede ser penetrante, y el proceso puede llegar a determinar la pulverización. Finalmente, puede quedar pulverizada toda la masa, formándose una microbrecha o milonita. Esta trituración llamada granulación, tiene lugar sin que se produzcan aberturas visibles y sin pérdida de cohesión.

Deformación plástica. La deformación plástica es el cambio no elástico de forma de un sólido, sin fractura apreciable. Si, por ejemplo, se comprime un cristal suficientemente, no vuelve a su forma original al suprimir la presión, sino que queda deformado, en parte por lo menos.

Recristalización. La recristalización es la reagrupación de los elementos en nuevos cristales. La reagrupación atómica puede formar minerales nuevos o cristales nuevos de los minerales que ya estaban presentes. Si se comprime un cristal hasta producir una deformación plástica, (planos de deslizamiento), y se suprime la presión deformante, queda una presión residual interna, producida por la deformación, debida a la curvatura o torsión del retículo adyacente a los planos de deslizamiento. Esta energía de deformación acumulada, es la "fuerza que produce" la recristalización de los materiales comprimidos.

Metasomatismo. El metasomatismo se define como una solución y precipitación, esencialmente simultánea, de materia mineral, en un punto o lugar común de la roca. Es una sustitución, volumen por volumen, de una sustancia por otra.

1.       El primer metamorfismo de contacto, se produce en asociación con invasiones ígneas, y el segundo, metamorfismo dinámico, se produce asociado con movimientos de tierra importantes o deformaciones.

Metamorfismo de contacto. El metamorfismo de contacto puede ser el resultado de aumentos de temperatura que actúan bajo presiones hidrostáticas, con poca o ninguna introducción de material desde el magma. El metamorfismo de contacto puede tener lugar también mediante la introducción de constituyentes del magma en gran escala. Los efectos de contacto de los magmas secos pueden designarse con el nombre de metamorfismo térmico; los efectos de contacto de los magmas húmedos pueden denominarse metamorfismo de contacto aditivo.

El metamorfismo térmico. El solo efecto del calor produce cocción y endurecimiento, deshidratación y frecuentemente induce un cierto grado de recristalización, con el resultante engrosamiento de la textura. Una elevada presión de tipo hidrostático o equilibrado, favorece una disminución de volumen. De aquí que durante la recristalización, una recombinación de muchos de los elementos pueda formar minerales más densos.

Metamorfismo aditivo. En torno a muchas intrusiones ígneas ha habido transferencias, en gran escala, de material ígneo hacia las paredes y la superficie superior de la roca invadida. En estos casos, la sustitución por material ígneo, debe haberse realizado de un modo pasivo, por sustitución metasomática penetrante a través de la masa. Se da frecuentemente a este proceso de granitización.

Metamorfismo dinámico. El metamorfismo debido a la deformación plástica de las rocas sólidas, se llama metamorfismo dinámico. La deformación consiste en un cambio de forma de la masa de roca, sin fractura visible.

Foliación. Se hizo notar en el estudio del metamorfismo de contacto, que las presiones eran esencialmente hidrostáticas. En el metamorfismo dinámico intervienen presiones no equilibradas. La masa de roca sufre alargamiento y acortamientos. Las láminas de mica se han orientado durante su crecimiento de tal modo que sus planos de crucero quedan paralelos al plano de alargamiento de la roca, y perpendiculares al eje de mayor acortamiento. Este arreglo subparalelo de los minerales en láminas o agujas, determinado por la recristalización, durante la deformación de la roca, se llama foliación. La foliación se produce en parte, sin duda, por la reorientación de los granos que ya estaban presentes en la roca no metamorfoseada.

Estructura masiva. No todas las rocas que han sufrido metamorfismo dinámico presentan foliación. Algunos minerales, especialmente el cuarzo, la calcita y el feldespato, que son comunes en las rocas metamórficas, no dan lugar a estructuras foliadas, a causa de su modo de cristalización. En consecuencia, las rocas compuestas predominantemente por estos minerales, tienen una estructura masiva, sin una dirección preferente o fácil de "división en láminas".